Mitotic activity of keratinocytes in regeneration and tissue homestasis

Despite decades of research, the exact regulation of epidermal development and homeostasis remains elusive. Proliferation in the epidermis is controversially discussed and knowledge is mostly derived from studies of mouse skin. However, it is well established that mouse and human skin differ regarding anatomy and likely also proliferative regulation. To address this question, mitoses were systematically assessed in a long-term human fibroblast-derived matrix-based skin equivalent (fdmSE). Keratinocytes in our fdmSE divided in 4 different ways: horizontal, oblique, or perpendicular to the basement membrane (BM) or suprabasally. The largest proportion of divisions occurred in horizontal orientation (< 80 %) at all time points. The second most common division type was oblique division (< 50 %). Perpendicular divisions were found at a low frequency (< 20 %) at intermediate time points only. They were absent at early and late time points. Thus, it appears that in the human interfollicular epidermis (IFE) all types of divisions are active. Importantly, we also observed suprabasal mitoses present at all analysed time points in the SE. Suprabasal division in epidermis has so far been restricted to embryogenesis, wound healing and diseased skin. We could confirm that it is also part of the normal human epidermis in situ thus suggesting that this spatial mitotic organisation is part of tissue homeostasis in human epidermis. These cells are in an early stage of differentiation as suggested by their expression of keratin 10 with a connection to the BM still detectable in some cases. Furthermore, we aimed at investigating asymmetric cell division in the IFE. To maintain the delicate interplay between self-renewal and differentiation, progenitor cells have to divide asymmetrically. Differential daughter cell fate can be established in two ways: oriented division which displaces one daughter cell from the stem cell niche, or asymmetric distribution of cell fate determinants to the daughter cells. Several components of oriented division have been proposed in invertebrate and vertebrate systems including the PAR-complex, or the adaptor proteins NuMA, Inscuteable and LGN. However, antibodies available for those proteins did not allow detecting these markers here. Instead, we identified the Notch inhibitor Numb as a possible marker for asymmetric keratinocyte division. Numb was segregated asymmetrically during some divisions of the human keratinocytes in 2D cultures. To determine its function, we established a protocol to stably knock down Numb in the human keratinocytes using CRISPR/Cas9. Notably, Numb deletion did not affect proliferation in short term culture (14 days), suggesting that it is not essential for mitosis per se. Instead, Numb may be important for the regulation of cell fate in epidermal regeneration, a question that needs to be addressed in future studies

A procedure for rapid determination of the silicon content in plant materials

An efficient, reliable and low-cost procedure to determine the silicon content in plant material is presented which allows to monitor the agricultural aspects like growth and yield. The presented procedure consists of a hydrochloric acid pre-treatment and a subsequent thermal oxidation. The method is compared to other processes like dissolution in hydrofluoric acid combined with ICP OES, energy-dispersive X-ray fluorescence spectroscopy (EDXRF) or aqua regia treatment

An explanation for the mysterious distribution of melanin in human skin ‐ a rare example of asymmetric (melanin) organelle distribution during mitosis of basal layer progenitor keratinocytes

YesBackground: Melanin is synthesized by melanocytes in the basal layer of the epidermis. When transferred to surrounding keratinocytes it is the key UVR-protective biopolymer responsible for skin pigmentation. Most melanin is observable in the proliferative basal layer of the epidermis, and only sparsely distributed in the stratifying/differentiating epidermis. The latter has been explained, despite formal evidence, to ‘melanin degradation’ in supra-basal layers. Objectives: Our aim was to re-evaluate this currently-accepted basis for melanin distribution in the human skin epidermis, and whether this pattern is altered after a regenerative stimulus. Methods: Normal epidermis of adult human skin, at rest and after tape-stripping, was analysed by a range of (immuno)histochemical and high-resolution microscopy techniques. In vitro models of melanin granule uptake by human keratinocytes were attempted. Results: We propose a wholly different fate for melanin in the human epidermis. Our evidence indicates that the bulk of melanin is inherited only by the non-differentiating daughter cell post mitosis in progenitor keratinocytes, via asymmetric organelle inheritance. Moreover, this preferred pattern of melanin distribution can switch to a symmetric or equal daughter cell inheritance mode under conditions of stress including regeneration. Conclusions: We provide in this preliminary report a plausible and histologically-supportable explanation for how human skin pigmentation is efficiently organized in the epidermis. Steady state epidermis pigmentation may involve much less redox-sensitive melanogenesis than previously thought, and at least some pre-made melanin may be available for re-use. The epidermal-melanin unit may be an excellent example to study organelle distribution via asymmetric or symmetric inheritance in response to micro-environment and tissue demands.Walgreens Boots Allianc

The PREDICTS database: a global database of how local terrestrial biodiversity responds to human impacts

Biodiversity continues to decline in the face of increasing anthropogenic pressures such as habitat destruction, exploitation, pollution and introduction of alien species. Existing global databases of species’ threat status or population time series are dominated by charismatic species. The collation of datasets with broad taxonomic and biogeographic extents, and that support computation of a range of biodiversity indicators, is necessary to enable better understanding of historical declines and to project – and avert – future declines. We describe and assess a new database of more than 1.6 million samples from 78 countries representing over 28,000 species, collated from existing spatial comparisons of local-scale biodiversity exposed to different intensities and types of anthropogenic pressures, from terrestrial sites around the world. The database contains measurements taken in 208 (of 814) ecoregions, 13 (of 14) biomes, 25 (of 35) biodiversity hotspots and 16 (of 17) megadiverse countries. The database contains more than 1% of the total number of all species described, and more than 1% of the described species within many taxonomic groups – including flowering plants, gymnosperms, birds, mammals, reptiles, amphibians, beetles, lepidopterans and hymenopterans. The dataset, which is still being added to, is therefore already considerably larger and more representative than those used by previous quantitative models of biodiversity trends and responses. The database is being assembled as part of the PREDICTS project (Projecting Responses of Ecological Diversity In Changing Terrestrial Systems – www.predicts.org.uk).We make site-level summary data available alongside this article. The full database will be publicly available in 2015

The PREDICTS database: a global database of how local terrestrial biodiversity responds to human impacts

Biodiversity continues to decline in the face of increasing anthropogenic pressures such as habitat destruction, exploitation, pollution and introduction of alien species. Existing global databases of species’ threat status or population time series are dominated by charismatic species. The collation of datasets with broad taxonomic and biogeographic extents, and that support computation of a range of biodiversity indicators, is necessary to enable better understanding of historical declines and to project – and avert – future declines. We describe and assess a new database of more than 1.6 million samples from 78 countries representing over 28,000 species, collated from existing spatial comparisons of local-scale biodiversity exposed to different intensities and types of anthropogenic pressures, from terrestrial sites around the world. The database contains measurements taken in 208 (of 814) ecoregions, 13 (of 14) biomes, 25 (of 35) biodiversity hotspots and 16 (of 17) megadiverse countries. The database contains more than 1% of the total number of all species described, and more than 1% of the described species within many taxonomic groups – including flowering plants, gymnosperms, birds, mammals, reptiles, amphibians, beetles, lepidopterans and hymenopterans. The dataset, which is still being added to, is therefore already considerably larger and more representative than those used by previous quantitative models of biodiversity trends and responses. The database is being assembled as part of the PREDICTS project (Projecting Responses of Ecological Diversity In Changing Terrestrial Systems – www.predicts.org.uk). We make site-level summary data available alongside this article. The full database will be publicly available in 2015

Modellierung und Bewertung des Off-Design Verhaltens von Verdampfern in der Triebwerksvorauslegung

In der vorliegenden Arbeit wird ein Beitrag zur Untersuchung von Gasturbinen mit Dampfeinspritzung geleistet, die als neuartige Antriebskonzepte den Umwelteinfluss von Luftfahrttriebwerken verringern sollen. Dabei existieren bereits numerische Rechenprogramme, welche eine Auslegung der Abhitzedampferzeugerkomponente dieser Maschinen gewährleisten können. Allerdings ist deren Rechendauer zu groß, um in der Performancerechnung integriert zu werden. Deswegen ist ein schnelles und verlässliches Modell zur Abbildung des Betriebsverhaltens des Verdampfers in der Leistungsrechnung entwickelt worden. Dieses analytische, niedrigdimensionale Modell fur Rohrbündelwärmeubertrager basiert auf der P-NTU Berechnungsmethode, sowie auf Wärmeubergangs- und Druckverlustkorrelationen, welche durch die Ergebnisse von durchgefuhrten Parameterstudien verknüpft und angepasst worden sind. Die erforderlichen Ausgangsgrößen zur Berechnung der Zielgrößen, das heißt des Wärmestromes und der Druckverluste der beteiligten Prozessfluide, sind auf wenige Geometrieparameter, sowie die thermodynamischen Eintrittsgrößen und die Ergebnisse der Auslegungsrechnung reduziert worden. Die Genauigkeit des Modells ist durch Literaturdaten und Vergleichsrechnungen eines höherauflösenden Modells uberprüft worden. Daher konnte anhand des Modells zuverlässig gezeigt werden, dass die Auslegung des Verdampfers die Effizienz und die kritischen Betriebszustände einer Gasturbine mit Dampfeinspritzung maßgeblich beeinflusst. Außerdem sind in Randgebieten der Betriebsbereiche Einschränkungen in der Modellierungsgenauigkeit der Wärmeubertragungsfähigkeit, sowie der Druckverluste identifiziert worden. Letztere sind auf die Verwendung von gemittelten Temperaturen zur Berechnung der benötigten Zustandsgrößen zuruckgeführt worden

Effects of anthropogenic disturbance on the diversity of cryptogamic epiphytes (lichens, bryophytes) in mountain forest of southern Ecuador

Kryptogamische Epiphyten (Flechten und Moose) prägen den Aspekt der tropischen Bergregenwälder durch hohe Abundanz und Artenvielfalt und übernehmen gleichzeitig wichtige Funktionen innerhalb des Ökosystems als Nährstoffspeicher und Habitat verschiedener Organismen. Diese Wälder unterliegen in zunehmendem Maße menschlicher Nutzung, verbunden mit Waldverlusten in bedrohlichem Umfang. Das Ausmaß der Entwaldung auf die epiphytische Kryptogamendiversität ist bislang jedoch noch sehr wenig erforscht.Im Rahmen des multidisziplinären DFG-Projektes Funktionalität in einem tropischen Bergregenwald: Diversität, dynamische Prozesse und Nutzungspotentiale unter ökosystemaren Gesichtspunkten wurde die epiphytische Flechten- und Moosdiversität in primärem und 50 Jahre altem gestörten Bergregenwald sowie auf freistehenden Bäumen auf Weideland auf ca. 1900 m im Gebiet der Reserva Biológica San Francisco nahe Loja in Südecuador untersucht. Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, aus einem Vergleich der Diversitätsmuster der drei Habitattypen, Erkenntnisse zur Störanfälligkeit der kryptogamischen Epiphytenvegetation durch Waldauflichtung, zu ihrer Regenerationsfähigkeit durch Entwaldung und Verwendbarkeit als Indikatoren zu gewinnen. Es wurden insgesamt 30 Bäume in drei Habitattypen von der Stammbasis bis in die äußere Krone nach der Methode von Gradstein et al. (2003) erfasst. Insgesamt wurden 1.039 Vegetationsaufnahmen von je 600 cm2 Größe durchgeführt. Mit Hilfe von Dataloggern wurden Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit pro Habitattyp in verschiedenen Wuchszonen ausgewählter Bäume in sieben Wochen während der Trockenzeit gemessen. Außerdem erfolgte die pH-Wertbestimmtung in jeder Johanssonschen Zone pro Baum sowie die Bestimmung der Lichtintensität 1,5 m über dem Boden pro Habitattyp.Entlang des Störungsgradienten wurden insgesamt 207 kryptogamische Epiphytenarten (112 Gattungen, 59 Familien) nachgewiesen. Primärwald und gestörter Wald wiesen etwa gleich hohe Gesamtartenzahlen kryptogamischer Epiphyten auf. Eine reduzierte Gesamtdiversität von 10% wurde lediglich auf freistehenden Bäumen auf Weideland festgestellt. Epiphytische Moose reagieren dabei besonders empfindlich auf anthropogene Störungen: Im gestörten Wald waren die Artenzahlen bei Moosen um ca. 10%, auf freistehenden Bäumen um ca. 30% reduziert. Epiphytische Flechten scheinen zunächst in Bezug auf die Artenzahlen von Störungen zu profitieren: Die Artenzahlen im gestörten Wald und auf freistehenden Bäumen waren im Vergleich zum Primärwald um ca. 10% erhöht.Arten mit hoher Stetigkeit in einem Habitat können zur Bioindikation genutzt werden. Moose scheinen bessere Indikatoren für Störungen darzustellen als Flechten. Es wird die Ratio Flechten zu Moosen als nützliches Mittel zur Charakterisierung des Grades anthropogener Störungen in tropischen Bergwäldern vorgeschlagen. Gleichzeitig wird auf den hohen Indikatorwert der Wuchsformen hingewiesen, da diese im Gelände einfacher als (Morpho)spezies zu identifizieren sind. Die ökologische Spezialisierung der kryptogamischen Epiphyten liefert schließlich weitere wichtige Informationen, um den Zustand eines Waldes und dessen Störungsgrad zu bestimmen